Sirkuit Pemanas Induksi Dijelaskan: Prinsip, Desain, dan Aplikasi Kerja Coil
Orang menggunakan sirkuit pemanas induksi untuk memanaskan bahan konduktif dalam proses non-kontak. Ini juga merupakan perangkat yang menggunakan medan magnet frekuensi tinggi untuk memanaskan keramik feromagnetik dan logam. Selain itu, pemanas induksi cocok untuk mencair dan memgang besi serta aluminium. Secara komersial, Anda juga dapat menggunakannya untuk brazing, soldering, dan heat treating.
Pemanas induksi sangat menarik untuk dibuat karena tidak membutuhkan elemen pemanas induksi. Sebaliknya, perangkat elektronik mirip dengan kompor yang tetap pada suhu. Instructable ini menjelaskan konstruksi sirkuit pemanas induksi. Sirkuit pemanas induksi utama mudah dibuat, dan hanya menggunakan beberapa komponen standar.
Jadi mari kita langsung.
1. Prinsip Kerja Pemanas Induksi
Menurut hukum Faraday, memahami proses pemanas induksi sangat penting—menurut hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik, switching konduktor dalam medan listrik menghasilkan medan magnet bolak-balik. Dalam proses sirkuit pemanas induksi, frekuensi bergerak lebih cepat dari elektron dalam besi. Tidak diragukan lagi, ini menyebabkan arus terbalik yang disebut arus eddy.
Melalui perkembangan arus eddy tinggi, besi juga memanas. Prinsip ini juga bekerja sebaliknya saat medan magnet berubah dalam konduktor. Panas ekstrim sama dengan arus 2x resistansi besi. Karena logam yang dimuat adalah besi, kita akan merujuk pada resistansi R untuk logam besi. Jadi, supply daya RF frekuensi padat-state berlaku untuk coil induktor dan bahan yang akan Anda panaskan.
Panas = I2 x R (Besi)
Resistansi besi = 97 nΩm
Karena panas di atas sama dengan frekansi operasi, gate drive transformers biasa tidak bekerja dalam aplikasi pemanas induksi frekuensi tinggi. Proses berikut adalah prinsip pemanas Joule. Di sini, setelah arus melewati sebuah bahan, ia menghasilkan material magnet. Selain itu, desain sederhana sirkuit pemanas induksi diatur pada frekansi resonansi coil tembaga dan bank sirkuit, yang mirip dengan tank circuit.
2. Elemen Sirkuit Pemanas Induksi
Bagaimana Anda dapat membuat pemanas induksi? Di sini kita akan membahas merancang coil induksi dan sinyal osilasi cepat, termasuk menginduksi aliran arus untuk membuat logam panas. Seperti sebagian besar perangkat, sirkuit pemanas induksi membutuhkan papan sirkuit dan komponen aktif lainnya.
2.1 Bahan
- Impedance matching: Kapasitas supply daya pemanas induksi mirip dengan perangkat generasi sebelumnya. Karena memiliki AC dan tegangan maksimum, impedance daya dan beban harus mendekati untuk menyampaikan supply daya penuh ke workpiece. Sirkuit kontrol impedance matching bekerja dalam pemanas induksi untuk membuat nilai tegangan, arus, dan daya mencapai batas tertinggi mereka. Selain itu, berguna dalam transformator listrik.
- Supply daya: Supply daya induksi adalah bagian penting dari sistem pemanas induksi. Rentang frekansi operasi dan daya sering kali menilai mereka. Plus, ada beberapa jenis supply daya seperti frequency multiplier, spark-gap converter, dan inverter voltage.
- Resonance tank: Resonant tank pemanas induksi biasanya terdiri dari induktor dan kapasitor secara parallel dengan frekansi resonansi. Apa yang terjadi dalam tank circuit mirip dengan ayunan bandul. Dalam kapasitor tank, supply daya menyediakan energi yang berosilasi antara kapasitor (energi elektrostatis) dan induktor (energi elektromagnetik). Transfer energi kemudian menjadi damped karena kerugian dalam induktor, beban, dan kapasitor. Selain itu, bank kapasitor menyediakan kapasitansi yang diperlukan untuk mencapai frekansi resonansi dengan kapasitas yang sama seperti supply daya.
(resonance circuit)
2.2 Desain Coil Kerja Pemanas Induksi
Coil pemanas induksi adalah tubing tembaga berbentuk yang menerapkan daya dalam beberapa bentuk. Arus induktif dalam bahan sama dengan jumlah gulungan coil. Oleh karena itu, untuk efisiensi dan efektivitas pola pemanas, desain coil primer sangat penting.
Ini juga merupakan bahan konduktif yang arus bolak-balik melewati untuk membuat medan magnet. Komponen konduktif dan bagian logam biasanya berada di dalam, di samping, atau melalui coil pemanas induksi. Perhatikan bahwa bahan-bahan ini tidak pernah menyentuh ring, tetapi mereka menghasilkan induksi magnet dalam logam untuk membuat panas.
Secara umum, coil induksi berfungsi sebagai induksi tembaga pendingin air. Tergantung pada aplikasi, ada juga berbagai bentuk coil. Namun, coil helical multi-gulungan umumnya digunakan. Dengan ring, lebar pola pemanas ditentukan oleh jumlah gulungan dalam loop. Jadi, single-turn lock cocok untuk aplikasi di mana pemanasan silicon, ujung material, atau narrow band sangat penting.
Sementara itu, coil helical multi-position memanaskan banyak workpiece. Produsen lebih lanjut menggunakan ring internal untuk memanaskan bore internal, sementara coil pancake hanya memanaskan satu sisi bahan.
(induction coil)
Sirkuit Pemanas Induksi– Kondisi yang Perlu Dipertimbangkan
- Saat Anda menerapkan coil pada bahan magnet, ia menghasilkan panas baik dari efek histeresis dan arus eddy.
- Posisi dekat dengan koneksi coil terpisah memiliki flux density magnet yang lebih rendah. Jadi ID center coil pemanas tidak pernah di pusat pemanas induksi.
- Untuk meningkatkan efisiensi pemanas induksi, Anda harus mengurangi jarak antara coil pancake dan beban.
- Jika Anda memposisikan bagian di tengah coil pemanas induksi, idealnya Anda memasangnya bersama dengan kawat magnet atau medan. Namun, jika off-center, area beban yang lebih dekat ke gulungan mendapatkan kurang kehilangan panas.
- Untuk menentukan kapasitas supply daya coil, pertimbangkan konveksi, radiasi, dan kehilangan panas dari konduksi.
- Semakin tinggi frekansi kritis arus bolak-balik, semakin dalam pemanasan yang lebih dangkal.
- Bahan dengan frekansi resonansi lebih tinggi dipanaskan dengan cepat.
(resonance tank circuit)
Efisiensi Coil
Di bawah ini adalah rumus efisiensi coil:
Efisiensi coil = energi efisiensi dari coil bifilar yang ditransfer ke beban / energi yang ditransmisikan ke coil
Sirkuit Pemanas Induksi– Modifikasi Coil Menurut Aplikasi
Meskipun objek pemanas induksi memerlukan pemanasan seragam, ia tidak memiliki profil konstan dalam banyak aplikasi. Namun, Anda dapat memodifikasinya menggunakan dua metode. Pertama, decouple kurva di mana coil helical memiliki cross-section yang lebih besar. Cara lainnya adalah dengan meningkatkan jarak antar gulungan di tempat area cross-section lebih signifikan.
Situasi serupa terjadi saat Anda memanaskan permukaan datar dengan coil pancake besar. Area lain akan menerima kurang panas dari area tengah. Untuk mencegahnya, tingkatkan jarak antara objek datar dan permukaan coil dengan menghubungkan pola conical ke coil pancake.
Sirkuit Pemanas Induksi– Jenis Coil Pemanasan
Channel coils
Industri menggunakan channel coil saat waktu pemanasan tidak pendek maupun lama; Tetapi memerlukan level daya yang relatif rendah. Beberapa coil pemanas melewatinya dengan kecepatan stabil untuk mencapai tekanan maksimum saat keluar dari perangkat. Dalam upaya untuk menyediakan masuk dan keluar coil, ujung-ujungnya sering kali dibengkokkan. Di mana besi memerlukan pemanasan profil, industri menggunakan plate flux concentrator bersama dengan multi-turn channel coils.
Double deformed coil
Produsen menggunakan double deformed coil untuk mencapai suhu seragam, memanaskan ujung shaft, dan bahan brazing. Lock memiliki sisi yang miring yang membantu mencapai pemanasan seragam. Untuk memiliki efek magnet, Anda harus memperhatikan jalur kedua coil pancake tempat primary windings terbentuk.
(heating coil)
Split-return coil
Ia berfungsi dalam aplikasi seperti pengelasan plastik, logam, dan narrowband ketika di-dope dengan keramik feromagnetik. Dengan menggunakan split-return coil, Anda akan menginduksi arus tinggi di area pengelasan, yang akan terbagi menjadi dua. Dengan cara itu, proses pemanasan induktif di jalur pengelasan lebih tinggi dari bagian lain objek.
Sirkuit Pemanas Induksi– Desain Lead untuk Coil Induksi
Meskipun leads pendek, mereka adalah elemen penting dari tank circuit dan coil pemanas induksi karena mereka memiliki inductance terbatas. Diagram di bawah ini menunjukkan diagram sirkuit heat station dari resonance circuit. C adalah kapasitor resonansi di heat station. Selain itu, L adalah lead yang merupakan total inductance dari coil leads. V adalah total input voltage dari supply daya induksi ke kerja sirkuit pemanas induksi.
Source: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg
Flux concentrator
Flux concentrator adalah material dengan konduktivitas listrik rendah dengan permeabilitas tinggi yang bekerja di coil pemanas induksi untuk memperkuat flux magnet atau medan pada beban pemanasan. Efek flux concentrator pada sirkuit pemanas induksi adalah untuk meningkatkan efisiensi pemanas pada level daya rendah.
Sirkuit Pemanas Induksi– Pengurangan Induktansi Lead
Industri menggunakan coil dengan induktansi tinggi pada frekansi rendah karena L- lead lebih kecil dari L-coil.
(eddy current in a magnetic field)
3. Contoh Tampilan Sirkuit Pemanas Induksi
Di bawah ini adalah diagram sirkuit dan pengaturan sirkuit pemanas induksi.
Kesimpulan
Dibandingkan dengan beberapa perangkat elektronik, alat pemanas induksi menawarkan lebih banyak efisiensi, kontrol yang lebih baik, dan kecepatan. Namun, tingkat efisiensi yang dicapai tergantung pada seberapa baik Anda membangun dan mengimplementasikannya.
Sirkuit pemanas induksi menyediakan metode pemanasan yang cepat, rapi, dan tidak mencemarkan. Dengan diagram di atas, Anda akan menemukan kerja dan desain tank circuit dan coil induksi mudah untuk dibangun dan diuji. Anda selalu dapat menghubungi kami kapan saja.
